17、电网蒸汽发电机：原理、运行与功率控制

电网蒸汽发电机：原理、运行与功率控制

1 智能电网概述

电网的设计需要大量投资，但智能电网可通过合理的电价来降低运营和维护成本。优化发电和输电线路规划，能促进高效的电力流动，减少功率损耗，并推动低成本发电机的高效利用。当前，互联电网在其发电厂、输电线路、变电站和主要负荷中心的控制系统内拥有多个通信系统。能量从发电机流向负荷中心，电力系统运营商通过计量功率流、测量母线电压和频率来监控系统。系统需求通过负荷频率和自动发电控制（AGC）来满足。当系统需求无法满足时，系统频率下降，可能会出现电压暂降、轮流停电或不受控制的停电。用户的总电力需求会随环境条件大幅变化，备用发电厂的旋转备用处于在线待机状态，以应对波动的电力需求。而具有独立多资源发电（MRG）系统的智能电网，由于其操作系统基于实时定价，可消除旋转备用的成本。

2 电网蒸汽发电机的基本概念

2.1 基本分析概念

在智能电网和 MRG 系统的微电网中，有几个基本分析概念是必需的：
- 发电机建模
- 输电系统中稳定功率传输的极限
- 智能电网和功率流的建模

2.2 三相同步发电机

三相同步发电机是一种三端设备，其机械功率由水电等一次能源或热力装置的机械功率输入，驱动发电机的轴。发电机的励磁绕组位于转子上，通过滑环或直接将励磁置于转子上，由直流电流通过发电机的励磁系统供电。三相平衡绕组位于定子上，定子静止，转子旋转，定子和转子之间的空间称为气隙。气隙长度设计得尽可能小，以确保最大的磁通线穿过气隙并与定子相连。通过在气隙中旋转励磁绕组，产生时变磁通，时变磁通与定子上的三相绕组相连，产生两种时变磁通：穿过气隙的链接磁通和泄漏到空气中的泄漏